Hopping vs. running locomotion – an energetic-based comparison

Témavezető: Dr. Giuseppe Habib (habib@mm.bme.hu)
Típus: Csoportmunka projekt Nyelvek: angol

Részletek

Bevezető

The majority of large mammals, in order to reach high aerobic speed in locomotion, start running. The only exception, considering mammals with a body weight larger than 50 kg, are kangaroos, which exploit hop-ping locomotion. Experiments show that this is related to the energetic metabolic cost of the different locomotion strategies, which present advantages and disadvantages, depending on the body and muscles structure. Furthermore, recent studies illustrated that, even for humans, hopping locomotion is advantageous over running if gravity is decrease below a certain value. Experimental evidence also suggests that hopping has a lower metabolic cost than running at high locomotion speed (Fig. 1a). The objective of this work is to provide an explanation to this phenomenon utilizing a simple mechanical model, namely the so-called spring loaded inverted pendulum (SLIP) model, illustrated in Fig. 1b.

Left: Metabolic cost of quadrupedal bound compared to bipedal hop. Right: SLIP model

Feladatok

Objectives of the research
Provide a possible explanation of the reason why hopping locomotion is advantageous for humans only in low gravity environments, while it is always advantageous for kangaroos. Besides, explain the fact that metabolic cost in hopping decrease slower than in running for increasing locomotion speed.

Tasks
1. Define a formula for evaluating the metabolic energetic cost (muscles use energy even if no me-chanical work is provided)
2. Utilizing the SLIP model, define a parameter for differentiating between running and hopping lo-comotion
3. Make numerical simulations of the model and characterize motion as type of locomotion (running or hopping) and metabolic cost
4. Variate parameters of metabolic cost function and gravitational force in order to draw conclusions about the objective of the research stated above

Proposed work strategy
Team members should divide their work according to the first three tasks, while the four tasks require the understanding and accomplishment of the first three tasks.

Nyomtatható verzió

Emberi mozgásszabályozás virtuális környezetben / Human motion control in virtual environment

Témavezető: Kovács Balázs (balazs.kovacs@mm.bme.hu)
Típus: Csoportmunka projekt Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

Az emberi mozgáselemzés technikailag erőforrás igényes feladat. Annak érdekében, hogy ezt egyszerűsítsük egy virtuális környezetbe helyezve a tesztalanyt, mind a feladatok (valóság) szabadon programozható, mind a mérendő mennyiségek egyszerűbbé válnak. A számítógép és az ember közötti kapcsolat egy megfelelő manipulációs eszközön keresztül történik. A feladatok szisztematikus elvégzésével a mozgás során alkalmazott stratégiák elemezhetők egy adott tesztalanynál.
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
The investigation of human motion control is a technically resourceful task. In order to overcome this, the human subject is placed into a virtual environment, where both the task (reality) can be chosen arbitrary and the parameters which should be measured, are easier to get. The interface between the subject and the computer is a also custom made. Performing the tasks in systematic order can reveal the strategy the subject used for motion control.

A mérés elrendezés a virtuális környezetben. / Meaurement setup in the virtual environment.

Feladatok

-A kiadott számítógépes szoftver és egy közönséges optikai egérrel végezze el a kiadott mérési sorozatot több tesztalanyon.
Rögzítse az időjeleket és a teljesítő képességüket.
-Végezzen reakcióidő teszteket a szoftverben található 'Blankout' funkció segítségével.
A mért időjelek alapján határozza meg a tesztalany átlagos reakcióidejét.
-Ábrázolja és értelmezze a kapott adatokat stabilizálhatóság szempontjából.
Adjon becslést egy választott szabályzó robusztussága alapján a tesztalanyok teljesítményére.
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
-Use the given sofware and a ordinary optical mouse to perform the measurement tasks on multiple test subjects.
Record the time series of each measurement and the performance of each subject.
-Perform reaction time tests on each subject, using the built-in 'Blakout' function of the software.
Using the recorded time series give an estimate value of the average reaction time for each subject.
-Plot and interpret the results from a stabilizability point.
Give an estimate on the performance of the subjects considering the robustness of a chosen control strategy.

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Okos Céltábla: ütközés helyének megállapítása lemez lengésképeinek ismeretében

Témavezető: Dr. Bachrathy Dániel (bacrhathy@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

A modális analízis során egy lemez jellegű alketrésznek pontosan meg lehet határozni a lengésképeit.
Ezek ismeretében ha egy ponton gerjesztük, akkor meg tudjuk mondani, hogy az adott lengéképek milyen mértékben lesznek meggejesztve. A feladat célja az inverz probléma megoldása:
Ha a lemezt (céltáblát) gerjesztjük (találta érni), akkor a mért legésképekhez tartozó amplitúdó csúcsok alapján milyen pontossággal tudjuk megmondani a találat helyét.

lemez lengésképei

Feladatok

Egyszerű lemez szerkezeten határozzuk meg lengésképeket VEM és modális analízis segítségével.
Egy találat esetén az ismert (mért) lengésképekhez tartozó ampitúdó csúcsok ismeretében határozzuk meg a találat helyét.
Optimalizáljuk a tábla geometiáját és a kényszereket a pontosabb detektáláshoz.
Határozzuk meg a pontosságot zajjal terhelt mérések esetén is.

Nyomtatható verzió

Lengésképeinek interpolálása alulhatározott mérési adatok alapján

Témavezető: Dr. Bachrathy Dániel (bachrathy@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

A modális analízis során a mért átviteli függvények alapján lehet sajátfrekvenciákat és csillapításokat számolni mérés alapján. A lengésképek számításához több pont mérésére is szükség van az átviteli mátrix felépítéséhez.
Ehhez több pontban kell mérni vagy gerjeszteni és az eredmények alapján a modális hálón lehet szemléltetni a mozgást. Ezen pontok közti interpoláció segítségével a mozgást lehet egy CAD (stl) modellre vetíteni, így szemléletes eredményt kapva.
Ha térbeli mozgást szeretnénk vizsgálni, akkor a mérési pontokban három irányú gyorsulásmérővel mérve lehet a térbeli elmozdulásokat interpolálni. Viszont sok esetben csak egy irányban (tipikusan a felületre merőlegesen) tudunk gyorsulást mérni, vagy csak a gerjesztő (pl.: modális kalapács) helyét tudjuk változtatni. Igy nem áll rendelkezésre minden adat a mozgás megfelelő szemléltetéséhez. Tovább nehezíti a problémát, ha ferde tengely mentén mérünk.

Modális analízis lengésképeinek szemléltetése modális hálón és slt file segítségével. Egy problémás mérés összeállítás.

Feladatok

A munka során fő cél egy közelítő interpolációs függvény megtalálása, amely az összes irányban ad megfelelő elmozdulást a tér tetszőleges pontján.
A kapott megoldást szimulált eredmények és mérési jelek segítségével teszteljük.

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Emberi futás vizsgálata kvantitatív módszerekkel és animáció segítségével

Témavezető: Zajcsuk Liliána (zajcsuk@mm.bme.hu)
Típus: BSc Nyelvek: magyar

Részletek

Bevezető

Az emberi járás és futás kinetikáját és kinematikáját számos tényező befolyásolja. A futó szándéka, így például a gyorsítás és lassítás jelentős mértékben befolyásolja a mozgást leíró mérőszámokat az állandó sebességű futáshoz képest. A dolgozat célja a szakirodalom tanulmányozása a fent említett jelenséggel kapcsolatban, valamint a felderített tanulmányok mérési eredményeinek összehasonlítása és vizualizálása.

Jobb láb mozgásának megjelenítése futás közben

Feladatok

- az emberi futás biomechanikáját vizsgáló szakirodalom áttekintése
- tanulmányok gyűjtése és rendszerezése
- a szakirodalmi adatok feldolgozása és összehasonlítása kvantitatív mérőszámok segítségével
- az elemzett szakirodalmi adatok megjelenítésére és vizuális összehasonlítására alkalmas animáció készítése MATLAB környezetben

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Anholonóm rendszerek szabályozása | Controlling of nonholonomic systems

Témavezető: Vizi Máté, PhD Hallgató (vizi@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

Az anholonóm rendszerek kinematikai (azaz sebességtől függő) kényszereket tartalmazó mechanikai rendszerek. A térbeli gördülés példáján keresztül az anholonóm rendszerek mechanikai és szabályozástechnikai vonatkozásait lehet megismerni ezen téma keretében.
Az egykerekű autó egy olyan extrém közlekedési eszköz, melynek (mint a neve is mutatja) egyetlen kerékkel rendelkezik, ezen belül foglal helyet a sofőr.

Kanyarodáshoz, illetve kis sebességnél az egyenes mozgáshoz szükséges egyensúlyozáshoz a vezető a saját testsúlyát tudja használni. Ezt a mozgást vizsgáljuk egyszerű mechanikai modellek segítségével.

Egykerekű jármű, forrás: http://www.makeitextreme.com/en/newsroom/entry/VIDEOS/monowheel

Feladatok

- Irodalomkutatás az anholonóm rendzserek témakörében.
- Megfelelő szabályozási stratégia keresése a térbeli gördülés laterális stabilizására kritikus sebesség alatt.
- Stabilitás vizsgálat a megfelelő szabályozókra folytonos és digitális esetben.
- Kanyarodási, pályakövetési feladat megvizsgálása.
- Elvégzett munka összefoglalása magyar és angol nyelven, poszter készítés.

Nyomtatható verzió

Digitális admittancia szabályózó stabilitása | Stability of digital admittance control

Témavezető: Vizi Máté, PhD Hallgató (vizi@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

A különböző kontakt feladatok szabályozása - legyen az akár tárgy megfogás és mozgatás, akár ember robot interakció - számos kihívást hoz magával.

A felmerülő problémákra több megoldási stratégia született, az egyik első az erőszabályozás megjelenése volt majd ezt követték admittancia és impedancia szabályozási algoritmusok.

A szakdolgozat/diplomaterv/TDK célja ezen szabályozási módszerek megismerése, valamint folytonos és diszkrét modelljeik stabilitás vizsgálata.

Kontaktfeladat megvalósítása

Feladatok

- Irodalomkutatás a kontaktfeladatok szabályozásának témakörében, megismerkedés az admittancia és impedancia szabályzókkal.
- Vizsgálandó szabályozási algoritmus kiválasztása, annak folytonos és diszkrét (digitális) modelljének felállítása.
- Kiválasztott szabályozó stabilitás vizsgálata.
- Eredmények összehasonlítása mérésekkel.

Nyomtatható verzió

Rétegelt lemezek hajlítási és rezgési feladatainak megoldása analitikus és numerikus módszerekkel

Témavezető: Dr. Szekrényes András (szekrenyes.andras@gmail.com)
Típus: MSc Nyelvek: magyar

Részletek

Bevezető

A rétegelt lemezek hajlítása és szabadrezgése fontos gyakorlati probléma, ami megjelenik pl. hidak, épületek tervezésénél is. A rugalmas lemezek statikai és szabadrezgési feladatainak megoldására számos módszer létezik. Ha a lemez peremei egyszerűen, azaz csuklósan vannak alátámasztva, akkor hatékonyan alkalmazhatók a Navier és Lévy-féle megoldások. Ha a lemez peremei viszont befogottak, vagy szabadok, akkor az előbbi megoldások nem működnek. Az un. differenciál kvadratúra módszer a Lagrange-féle interpolációs polinomok sgítségével lehetővé teszi, hogy gyakorlatilag bármilyen peremfeltétel mellett megoldjuk a rétegelt lemezek statikai és szabadrezgési, illetve stabilitási feladatait. Bizonyított, hogy a differenciál kvadratúra módszer téglalap alakú geometria esetén hatékonyabban működik a végeselem módszernél is.

Egyszerűen alátámasztott lemez és a lemezben kiszámolt fajlagos szögváltozás eloszlása statikia feladatnál.

Feladatok

- differenciál kvadratúra módszer alapjainak áttekintése,
- a módszer alkalmazása statikai, szabadrezgési és stabilitási (horpadási) feladatokra rétegelt lemezek esetén,
- az eredmények összehasonlítása más módszerekkel (pl. analitikus és végeselem módszerek),
- a mechanikai mezők (elmozdulás, alakváltozás, feszültség) konvergenciájának vizsgálata,

Nyomtatható verzió

Inverz inga egyensúlyozása fázistér alapján megszakított szabályozóval

Témavezető: Dr. Insperger Tamás, egyetemi tanár (insperger@mm.bme.hu)
Típus: BSc Nyelvek: magyar

Részletek

Bevezető

Emberi egyensúlyozás során, akár a testünket egyensúlyozzuk, akár valamilyen tárgyat, kiemelt szerepe van a reació időkésésnek. Ujjhegyen való rúdegyensúlyozás során a reakció idő tipikusan 200~300 ms közötti érték. Ez a reakció időkésés az oka annak, hogy nagyon rövid, 20~30 cm-nél rövidebb rudat nem tudunk egyensúlyozni az ujjhegyünkön. Különböző szabályozási modellek, pl. a klasszkus arányos-deriváló szabályozás vagy a prediktor visszacsatolás, különböző mértékű időkésést engednek meg. A dolgozat témája az üún. Nomura-féle fázissík alapján nemlineárisan kapcsolgatott szabályozó vizsgálata a kritikus időkésés szempontjából.

Rúdegyensúlyozás

Feladatok

1. Vezesse le egy inverz inga síkbeli mozgásának az egyenletét holtidőt tartalmazó PD szabályozás esetén! Végezze el a lineáris rendszer stabilitási vizsgálatát!
2. Alkalmazza a Nomura-féle nemlineáris szabályozót, amely szerint a fázissík bizonyos tartományaiban a szabályozás kikapcsol! Vegye figyelembe az érzékelési holtsávot is!
3. Végezzen numerikus szimulációkat az inga mozgásának meghatározására!
4. Készítsen stabilitási térképeket a numerikus szimulációk alapján. Határozza meg a stabilizálhatóság határát adott időkésés esetén.
5. Végezzen méréseket emberi rúdegyensúlyozás szabályozási paramétereinek azonosítása céljából!
6. Foglalja össze az eredményeket angol és magyar nyelven!

Nyomtatható verzió

Gumimembrán és üveglap közötti folyadékfilm numerikus vizsgálata | Numerical modelling of an enclosed fluid layer between a glass plate and an elastic membrane

Témavezető: Dr. Magyar Bálint (magyar@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

A vizsgálat célja egy szimulációs eljárás kidolgozása, amellyel numerikusan vizsgálható egy vékony folyadék réteg szétterülése illetve térkitöltése egy üveglap és az üveglapra feszített gumimembrán között. A feladat ugyan kapcsolt, de a megfelelően implementált folyadékmodell alkalmazásával az ANSYS Mechanical APDL-ben is megoldható. Az igény az új szimulációs eljárásra az orvosi diagnosztikai mikroszkópiához kapcsolódóan merült fel.

Feladatok

- Irodalomkutatás, létező szimulációs eljárások áttekintése
- 2D probléma analitikus vizsgálata
- ANSYS APDL macro készítése 2D problémára
- Esetleges további lehetőségek: 3D probléma vizsgálata, kétféle folyadék kiszorításának modellezése, beömlő és kiömlő nyílások optimális elhelyezésének vizsgálata, ...

Nyomtatható verzió

Nem minimális számú koordináták használata robotok dinamikai feladatainak megoldásában

Témavezető: Bodor Bálint (bodor@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyar

Részletek

Bevezető

A többtest-dinamikai rendszerek mozgásának leírására sokszor minimális, tehát a szabadsági fokok számával megegyező, független koordinátát használunk (ennek módját a Rezgéstan c. tantárgy keretében meg is tanultuk). Azonban vannak olyan esetek, például a zárt kinematikai láncú robotok esete is, amikor célravezetőbb lehet a nem minimális számú koordináták használata.
Erre jó példa a képen lévő 2 DoF robot is, ahol két kar szöghelyzetét választva koordinátáknak, azok nem fogják a robot konfigurációját egyértelműen megadni. Azonban a C, D, E csuklók x,y koordinátáival a robot konfigurációja egyértelműen megadható. Célszerű lenne tehát a dinamikai egyenleteket is ezeknek a felhasználásával felírni.
Ilyenkor azonban a mozgásegyenletben szereplő koordináták nem függetlenek, közöttük geometriai kényszerek állnak fent. A rendszer mozgását így nem közönséges differenciálegyenletekkel (ODE) írjuk le, hanem differenciál algebrai egyenletekkel (DAE), amelyek tehát a koordinátákra vonatkozóan differenciálegyenletek, és algebrai egyenletek összességét jelentik. Ezen koordináta választás előnyei ellenére néhány kihívás is rejlik a rendszer mozgásának szimulációjában.
A téma keretében az a célunk, hogy megismerjük a mozgások leírásának ezt a módját, illetve hogy ennek felhasználásával az inverz dinamikai feladat megoldását is tanulmányozzuk.

Zárt kinematikai láncú 2 DoF robot

Feladatok

-Robotok mozgásegyenletének felírása és numerikus megoldása (minimális és nem minimális számú koordináta használatával)
-Az inverz dinamikai feladat megoldásának tanulmányozása
-Szimulációk készítése (pl. MATLAB környezetben)

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Útvonaltervezési és akadálykerülési feladatok megoldása lánctalpas robottal

Témavezető: Gyebrószki Gergely (gyebro@mm.bme.hu)
Típus: MScCsoportmunka projekt Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

Az Anki által fejlesztett Cozmo egy kisméretű, lánctalpas, rakodóvillával, kamerával és IMU-val felszerelt robot. Elsődleges célja megismertetni és remélhetőleg megszerettetni a robotikai programozást.
A robothoz tartozik 3 darab "kocka", melyeket fel tud ismerni és villájával felemelni, egymásra helyezni.
Képes továbbá arcfelismerésre, háziállatok felismerésére, szakadékok elkerülésére.

Az Anki Cozmo robot képes egymásra rakni "kockáit".

Feladatok

- Anki Cozmo robot fejlesztőkészletének (SDK) megismerése
- a robot programozása Pythonban vagy C++-ban (Cozmo SDK vagy RobotOS-en keresztül)
- a csapat igényeinek megfelelő autonóm akadálykerülési vagy pályatervezési feladat(ok) kiválasztása, és
- a kiválasztott feladat(ok) megoldása

Nyomtatható verzió

Az emberi mozgásszabályozás megértése a rúdegyensúlyozás példáján | Understanding human motion control through stick balancing

Témavezető: Dr. Bencsik László, Nagy Dalma (bencsik@mm.bme.hu, dalma.nagy@mm.bme.hu)
Típus: Csoportmunka projekt Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

Az emberi egyensúlyozás mechanizmusának megértéséhez célszerű először egyszerű, ismert egyensúlyozási feladatokat megvizsgálni, ilyen például a rúdegyensúlyozás. Mechanikai modellek és mérési eredmények összehasonlítása révén mérnöki eszközökkel igazolhatjuk vagy cáfolhatjuk az egyensúlyozás közbeni lehetséges kontroll stratégiákat. A projektfeladat célja az emberi mozgásszabályozás hátterének vizsgálata.



To understand human motion control simple balancing tasks can be investigated, such as stick balancing. Comparison of the dynamic behaviour of mechanical models with stick balancing measurements enables verification or refute control strategies of human balancing. The aim of the project is to explore the background of human motion control.

Rúdegyensúlyozás | Stick balancing

Feladatok

- Végezzen mérések a tanszéken található mozgáskövető és erőmérő rendszerrel (ha ez nem lehetséges, használjon korábbi mérési adatokat)!
- Építse fel az elvégzendő kísérletek mechanikai modelljét!
- Identifikációs módszerek használatával vonjon le következtetéseket azzal kapcsolatban, hogy milyen törvényszerűségekkel működik az emberi mozgásszabályzás!
- Javasoljon lehetséges szabályozási stratégiákat!
- Mechanika oldalról igazolja ezek működőképességét (stabilitásvizsgálatok, szabályozhatósági vizsgálat)!



- Carry out measurements using the motion tracking and force measuring system provided by the Department (or investigate data from previously carried out measurements)!
- Derive the mechanical model of the experimental setup!
- Apply identification methods and derive conclusions regarding the principles of human motion control!
- Research and suggest possible control strategies!
- Investigate the control models regarding stability properties of the mechanical model!

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Sávváltó járművek vizsgálata dőlés figyelembevételével

Témavezető: Vörös Illés (illes.voros@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyar

Részletek

Bevezető

A technika fejlődésével egyre több vezetést támogató rendszer kerül beépítésre napjaink gépjárműveibe. Ezek segítségével növelhető a közúti közlekedés biztonsága és hatékonysága, míg a károsanyagkibocsájtás és az energiaigény csökkenthető. A feladat során a jármű oldalirányú pozíciószabályozásának témakörével foglalkozunk, ami egyrészről a sávtartó és sávváltó berendezésekhez köthető. Ugyanakkor az önvezető járművek kapcsán is megkerülhetetlen probléma a megfelelően hatékony pozíciószabályozás, hiszen a pályatervezést követően a szabályozásnak biztosítania kell, hogy a jármű valóban az eltervezett útvonalon haladjon végig.

Jármű pozíciószabályozása

Feladatok

A dolgozatban a jármű oldalirányú dinamikájának leírásához elterjedt egynyomon haladó járműmodellt egészítjük ki a karosszéria hossztengely mentén történő dőlésének leírásával. A modellt pozíciószabályozással kiegészítve vizsgáljuk, hogy egy sávváltó manőver során a jármű mennyire dől ki a különböző paraméterek függvényében. Végül a szabályozási módszer módosításával megpróbáljuk a sávváltás során a dőlést is minimalizálni a kormányszögön keresztül.

A feladat megoldásához angol nyelvű szakirodalom feldolgozása, valamint a Matlab alapszintű ismerete szükséges.

Nyomtatható verzió

Inerciális mérőrendszer adatfeldolgozása kényszermozgás esetén | Data processing of an inerital measurement unit in case of constrained motion

Témavezető: Dr. Bencsik László (bencsik@mm.bme.hu)
Típus: BScMSc Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

Az inerciális mérőrendszerek, gyorsulásérzékelők, giroszkópok és mágneses érzekelők alapján képesek meghatározó a mért test pozícióját és orientációját. A feldolgozás szenzorfúzióra épül, egyik legbevetebb eljárás az úgynevezett Kalman filter használata. A kitűzött feladatban egy a tanszéken kifejlesztett mérőrendszer szenzorfuziójára kell javaslatot adni. Az eszköz specialitása, hogy a szenzorok elhelyezése erősen redundáns. Továbba a mért mozgás is speciális, mivel a mért test térbeli gördülést végez.



The inertial measurement systems (IMU) contain accelerometeres, gyroscopes and magnetic sensors. These systems are able to determine the position and orientation of the measured body. Processing is based on sensor fusion, one of the most common methods is the use of a so-called Kalman filter. In the frame of this project, a sensor fusion of a measurment system must be proposed. The specialty of the measured device is that, the placement of the sensors is highly redundant. Furthermore, the measured motion is also special, as the measured body performs spatial rolling.

A mérendő eszköz

Feladatok

- Ismerje meg a Kalman filterek működési elvét.
- Vegye számításba a felhasznált szenzorok által hordozott hibákat (beépítési, gyártási)
-Végezzen méréseket a téma kidolgozásához (mérés közben használjon független mérőrendszert is).
- Írja fel a mért eszköz mozgását jellemző kényszereket.
- Adjon javaslatot az alkalmazandó fúziós technológiára.
- Végezzen méréseket a stratégia ellenörzésére.


- Learn how Kalman filters work.
- Take into account the faults carried by the sensors used (installation, production)
- Make measurements for the elaboration of the work (use an independent measuring system during measurement).
- Write down the constraints that characterize the movement of the measured device.
- Propose the fusion technology to be used.
- Take measurements to check the proposed strategy.

Nyomtatható verzió

Emberi egyensúlyozás vizsgálata egyszerű feladatokon keresztül, Human balancing strategies in case simple balancing tasks

Témavezető: Dr. Bencsik László (bencsik@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

Az emberi egyensúlyozás mechanizmusának megértéséhez célszerű először
egyszerű, ismert egyensúlyozási feladatokat megvizsgálni. Ezen esetekben megfelelő
kísérlettervezéssel elérhető, hogy bizonyos érzékszerveket kizárjunk vagy provokáljunk a
feladat közben. A dolgozat célja, hogy az egyensúlyozási közbeni lehetséges kontrol
stratégiákat igazolja vagy cáfolja.

Egyensúlyozó deszka

Feladatok

Feladat:
• Állítson fel mérési stratégiákat az emberi egyensúlyozás során használt bemenetek
szétválasztására
• Építse fel az elvégzendő kísérletek mechanikai modelljét
• Javasoljon lehetséges szabályozási stratégiákat
• Mechanika oldalról igazolja ezek működőképeséét (stabilitásvizsgálatok,
szabályozhatósági vizsgálat)
• Végezzen mérések a tanszéken található mozgáskövető és erőmérő rendszerrel
• Elemezze a mérési eredményeket

Nyomtatható verzió

Lábakon közlekedő rendszerek szimulációja és optimalizálása | Simulation and optimization of legged locomotion systems

Témavezető: Zelei Ambrus (zelei@mm.bme.hu)
Típus: MScTDK Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

A járás, futás és szökdelés mechanikájának vizsgálata biomechanikai és robotikai szempontból is érdekes. A matematikai modellezés a szakaszosan folytonos dinamikai rendszerek világába vezet. A vonatkozó differenciálegyenletek periodikus megoldásait keressük és következtetéseket igyekszünk levonni a paraméterek hatására vonatkozóan a fenti mozgásformák vizsgálata kapcsán.



The analysis of the dynamics of walking, hopping and running locomotion systems is interesting both in biomechanics and robotics. The mathematical modeling leads us to the realm of piecewise smooth dynamical systems. We find the periodic solutions of the related differential equations and we try to find the effect of parameters, when locomotion is investigated.

Szökdelés felfelé | Hopping uphill

Feladatok

- A járás, futás, szökdelés dinamikájára vonatkozó szakirodalom és a szakaszosan folytonos rendszerek szakirodalmának áttekintése.
- Egy szabadon választott, tetszőleges számú lábbal ellátott rendszer mozgásának szimulációja.
- A mechanikai paraméterek hatásának vizsgálata, ideális esetben optimalizációja valamilyen célfüggény esetén, pl energiahatákonyság, haladási sebesség, az ütközések minimalizálása, stabilitás vagy a fellépő kontakt/aktuátor erők maximuma.



- Literature survey related to the dynamics of legged locomotion and to the piecewise smooth dynamical systems.
- Numerical simulation of the motion of an arbitrarily chosen legged locomotion system with any number of legs.
- Study of the effect of the mechanical parameters and their optimization for any cost function, such as energy consumption, locomotion speed, impact intensity, stability or actuator/contact forces.

Nyomtatható verzió

Redundáns geometriai kényszerek numerikus kezelése többtest-dinamikai rendszerek szimulációjában | Numerical methods for redundant constraints in multibody systems

Témavezető: Zelei Ambrus (zelei@mm.bme.hu)
Típus: BScMSc Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

A sok merev testből összeállított mechanikai rendszerek matematikai modellezése során fontos a rendszer szabadsági fokainak megállapítása és a koordináták előnyös megválasztása. Ezzel együtt elméletileg meg kell határoznunk a független kényszeregyenleteket is, amelyek a testek közötti kapcsolatokat definiálják. A gyakorlatban azonban sokszor kényelmesebb nem törődni a független kényszerek számával és inkább rábízni a numerikus algoritmusra a független kényszerek számának a megállapítását. A cél a szakirodalom módszereit alkalmazni és tesztelni saját modelleken.




Determining the degrees of freedom and the convenient choice of coordinates is crucial when the mathematical model of a mechanism or any kind of multibody system is built up. Theoretically, we have to define the independent constraint equations too, which define the connection between the rigid bodies. However in practice, it may be more convenient no to deal with the number of independent constraints and let the numerical algorithm handle the possibly redundant constraints. The goal is the application and testing of the methods from the literature on any multibody models.

Példák | Examples

Feladatok

- Többtest-dinamikai rendszer szimulációja nem redundáns kényszerekkel és a vonatkozó szakirodalom áttekintése.
- Redundáns kényszerek kezelési módszereinek áttekintése a szakirodalom alapján.
- Néhány módszer alkalmazása egy-két egyszerű többtest-dinamikai modellen, a rendszer dinamikai szimulációja redundáns kényszerekkel.




- Dynamic simulation of a few multibody systems with independent constraints, and the survey of the related literature.
- Literature study on the numerical methods of multibody systems with redundant constraints.
- Application and testing of a few numerical methods on arbitrarily chosen multibody systems with redundant constraints.

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Halmozódó felületi hibák vizsgálata marási folyamatok során | Investigation of cumulative surface errprs in milling

Témavezető: Kiss Ádám (kiss_a@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

Szerszámgéprezgések során fellépő káros hatású rezgések módosítják a megkívánt felületet, amely hibák több egymást követő forgácsolás esetén tovább erősíthetik egymást.
A feladat célja a felületi hibák sorozatának vizsgálata nagyolási folyamatok esetén, a kapcsolódó módszerek megismerése, valamint a felületi hibák stabilitási tulajdonságokra gyakorolt hatásának elemzése, explicit és implicit matematikai modellek felépítése.

Feladatok

- Irodalomkutatás a szerszámgéprezgések témakörében
- Megfelelő modell felállítása, amellyel vizsgálható a probléma
- Modell megoldásinak stabilitási vizsgálata
- Magyar és angol nyelvű összefoglaló

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Repülőgépszárny síkrezgéseinek analitikus és numerikus elemzése

Témavezető: Dr. Kovács Ádám (adamo@mm.bme.hu)
Típus: BScMSc Nyelvek: magyar

Részletek

Bevezető

Nagy felületű és kis vastagságú repülőgépszárnyak.esetében jelentős mértékű síkrezgések jöhetnek létre turbulens légáramlás következtében. Ezek rezgéstani és szilárdsági elemzése szükséges ahhoz, hogy elkerülhető legyen a rezonancia, illetve a géptörzsre átadódó túlzottan nagy mértékű dinamikai hatás.

Feladatok

• A szárny egyszerűsített analitikus és végeselemes síklemez modelljén rezgéstani vizsgálat a repülőgépszárny sajátfrekvenciáinak meghatározása céljából. (BSc / MSc)
• A geometriai peremfeltételek sajátfrekvenciákra gyakorolt hatásának elemzése. (BSc / MSc)
• Cantilever típusú modell esetén a géptörzsre átadódó belső erők meghatározása. (BSc / MSc)
• A turbulens légáramlás okozta gerjesztett rezgések numerikus szimulációja. (MSc)
• Pontosabb szárnyprofil modell alkotása. A sajátfrekvenciák és a belső erők meghatározása végeselem módszerrel abnormális rezgés (pl. buffet) esetén. (MSc)

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Gőzfejlesztő tartály hőátadó csöveinek fáradás vizsgálata numerikus szimulációval

Témavezető: Dr. Kovács Ádám (adamo@mm.bme.hu)
Típus: MSc Nyelvek: magyar

Részletek

Bevezető

Az atomerőmű gőzfejlesztő tartályában lévő hőátadó csöveket a primer- és szekunder oldali hűtőközeg időben változó áramlása egyaránt gerjeszti. Ez a nagyfrekvenciás gerjesztés fárasztó hatást fejt ki, különösen, ha rezonancia közeli állapot alakul ki, ezért szükséges a hőátadó csövek rezgéstani vizsgálata.

Gőzfejlesztő tartály hőátadó csövek

Feladatok

• Szakirodalmi források alapján a külső és belső folyadék áramlásból adódó gerjesztő hatások azonosítása, számszerűsítése.
• Egyszerű csőmodell készítése a sajátfrekvenciák meghatározása céljából.
• Numerikus rezgés analízis (Diplomaterv 1).
• 3D végeselem csőmodell készítése.
• CFD-modellalkotás és analízis.
• A csövek fáradás elemzése (Diplomaterv 2)

Nyomtatható verzió

Suppression of friction-induced vibrations via hybrid vibration absorber

Témavezető: Habib Giuseppe (habib@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDKCsoportmunka projekt Nyelvek: angol

Részletek

Bevezető

Friction-induced vibrations are a major problem in several engineering applications. For example, they cause brake squeal or hinge squeaking. The objective of this thesis is to implement a device for the elimination of these detrimental vibrations. The device will be based on a hybrid (active/passive) vibration absorber, constituting of a passive tuned mass damper whose performance will be enhanced by an active controller, able to modifying the dynamical behavior of the tuned mass damper, therefore enabling it to suppress friction-induced vibrations in a large velocity range.

Simplified representation of mechanical system subject to friction-induced vibrations with an attached tuned mass damper

Feladatok

- Study the state of the art of suppression of friction-induced oscillations
- Describe the theory of dynamic vibration absorbers
- Define a mechanical model of the system
- Define a control law of the controller
- Study analytically the stability of the system
- Verify numerically the analytical stability calculation
- Find optimal system parameter for maximizing region of stability
- Summarize the results and prepare a poster presentation of the work.

Nyomtatható verzió

Valóságos befogások modellezése végeselemes eljárással | Modelling of fixtures using finite element method

Témavezető: Pölöskei Tamás, tanszéki mérnök (poloskei@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

A valóságos alkatrészeket az összeszerelési egységben és az eltérő próbatesteket a kísérleti befogó szerkezetben gyakran csavarok segítségével rögzítik. Mindemellett a numerikus vizsgálatok során előfordul, a számítási idő csökkentésének érdekében, hogy az alkatrészt az összeszerelési egységtől függetlenül vizsgálják és ebben az esetben a lefogás helyén, pontosabb információ hiányában, ideális kényszereket működtetnek. Ezzel tudatosan módosítva a valós szerkezet szilárdságtani és dinamikai tulajdonságait.
A szakdolgozat/diplomaterv során arra keresünk válaszokat, hogy milyen elterjedt numerikus modellezési eljárások léteznek a valóságos rögzítés egyszerűsített végeselemes előállítására. Illetve, hogy elvégzett labor kísérlet eredményeinek segítségével, hogyan lehet meghatározni az egyszerűsített numerikus befogás modell paramétereit.

Valós befogás egyszerűsített mechanikai modellje.

Feladatok

Valóságos befogások egyszerűsített modellezési lehetőségeinek áttekintése
Vizsgált szerkezet végeselemes modelljének elállítása
Statikus tulajdonságok meghatározására irányuló labor kísérletek elvégzése
Dinamikus tulajdonságok meghatározására irányuló labor kísérletek elvégzése
Végeselemes modell paramétereinek meghatározása a kísérleti eredmények alapján

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Sejtszerkezetű polimerek anyagmodelleinek vizsgálata, végeselemes szimulációja | Investigation and FE simulation of constitutive models characterising cellular polymers

Témavezető: Dr. Berezvai Szabolcs (berezvai@mm.bme.hu)
Típus: BScMSc Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

A sejtszerkezetű polimerek (polimer habok) mechanikai viselkedésének leírása aktívan kutatott terület, hiszen ezeket a sejtszerekeztű anyagokat a mindennapi életben (pl.: sportcipők, ágymatracok) valamint ipari feladatok során (pl.: ütéscsillapítás, szigetelések) előszeretettel alkalmazzák. Ugyanakkor mechanikai szempontból polimer habok viselkedése rendkívül összetett, azok leírására ún. véges alakváltozások elmélete ún. hiperelasztikus anyagmodellek alkalmazhatóak. Az ilyen hiperelasztikus modellek ugyanakkor csak rugalmas deformációk leírására alkalmas, miközben a polimer habok esetében jelentős a viszoelasztikus viselkedés, a hőmérsékletfüggő viselkedés, a Mullins hatás, vagy akár a roppanóhabok példája esetén a maradó deformációk.

Feladatok

A feladat célja, hogy a polimer habok mechanikai viselkedését a lehető legjobban megértsük és modellezzük a végeselemes szimulációk pontosítása érdekében. A teljesség igénye nélkül pár javasolt vizsgálati lehetőség:
- Az energiaelnyelő képesség kísérleti vizsgálata becsapódási tesztekkel és gyorskamerával
- Maradó deformációval rendelkező habok roppanóhabok mechanikai modellezése
- Ciklikus terhelések vizsgálata, Mullins-hatás modellezése
- A keresztirányú alakváltozás modellezése
- Paraméterillesztési stratégiák összehasonlítása, fejlesztése
- Többrétegű hab-szerkezetek modellezése

Nyomtatható verzió

Zsonglőrködő robot szabályozása

Témavezető: Bodor Bálint (bodor@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyar

Részletek

Bevezető

A zsonglőrködés igen hosszú történetre tekint vissza, már az ókori kultúrákból is vannak emlékek ezzel kapcsolatban. Rendkívül sok fajta eszközzel lehet zsonglőrködni, de ezek közül a legismertebb talán a labdákkal való zsonglőrködés.
A robotok igen sokrétűen alkalmazhatóak, így nem csoda, hogy ma már találhatunk zsonglőrködő robotokra is példát ( videó: https://www.youtube.com/watch?v=9asDO_1A27U ). Ahhoz, hogy egy robot megfelelően dobja el az esetlegesen ismeretlen tömegű labdákat is, szükséges egy szabályozó algoritmust megalkotni, amellyel a robot a labdát egy előre megadott pályagörbén gyorsíthatja fel, ami után elengedve a labdát eldobja azt.

Balra: Egy lehetséges mechanikai modell; Jobbra: egy ügyes bácsi (szakirodalom: https://www.youtube.com/watch?v=yXb2llnJu2Y)

Feladatok

-Egy zsonglőrködésre alkalmasnak tartott robot mechanikai modelljének megalkotása
-Szabályozási algoritmusok megismerése
-Szimulációk készítése (pl. MATLAB környezetben)
-(opcionális: tanuljunk meg zsonglőrködni legalább 3 labdával…)

Nyomtatható verzió

Evolúciós algoritmus alkalmazása rúdszerkezetek tervezése során

Témavezető: Bodor Bálint (bodor@mm.bme.hu)
Típus: TDK Nyelvek: magyar

Részletek

Bevezető

Tulajdonképpen a mérnöki feladataink során az a célunk, hogy olyan szerkezeteket tervezzünk, amik bizonyos szempontból a lehető legjobbak. Épp emiatt rengetegféle módszer van arra, hogy különböző optimalizációs feladatokat megoldjunk. Egy ilyen megoldási módszer lehet az evolúciós algoritmus alkalmazása.
Az evolúciós algoritmus alapötletét az evolúció elmélete adja. Legyen egy populációnk, amiket különböző egyedek alkotnak. Ezek az egyedek rendelkeznek bizonyos tulajdonságokkal, amik alapján az egyik életképesebb, míg a másik kevésbé az. Az életképesebb egyedek tudnak nagyobb valószínűséggel szaporodni, és ezek nagyobb valószínűséggel is fognak olyan utódokat nemzeni, amik még inkább életképesebbek lesznek. Így a generációk előrehaladtával egyre jobb egyedekre számíthatunk.
A kérdés az, hogy a fenti ötletet hogyan lehet alkalmazni mechanikai feladatok megoldása során? Lehetne esetleg ilyen módon rúdszerkezeteket, vagy nevén nevezve például egy hidat tervezni?

Balra: Az evolúciós algoritmus; Jobbra: Forth Bridge, Skócia (fotó: https://www.flickr.com/photos/ross_strachan/6583127055/)

Feladatok

Először szükség van arra, hogy elsajátítsunk egy olyan módszert, amivel tetszőlegesen bonyolult rúdszerkezet esetén is ki tudjuk számolni a rúderőket egyszerűen, és erre tanítsuk is meg a számítógépet (például VEM használatával). Ez lehetőséget ad arra, hogy megvizsgáljuk, hogy a szerkezet mekkora terheléseket bírhat el.
Majd azon kell elgondolkodni, hogy a fenti evolúciós algoritmusnak a lépéseit hogyan tudjuk megtölteni mechanikai tartalommal. Például:
1. Mitől lesz egyáltalán egy ilyen rúdszerkezet jó, milyen szempontokat vegyünk figyelembe? Azaz mennyire lesz "életképes" egy adott egyed?
2. Hogyan lehet két tetszőleges rúdszerkezetet "keresztezni", hogyan készítjük el az "utódokat"?
Végül ha már kiválasztottunk egy egészen jónak tűnő topológiájú szerkezetet, akkor annak a paramétereit hogyan lehetne tovább optimalizálni? Rengeteg a kérdés, ami mind válaszra vár!

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Különféle súrlódási modellek dinamikai összehasonlítása

Témavezető: Dr. Antali Máté, posztdoktori kutató (antali@mm.bme.hu)
Típus: BSc Nyelvek: magyar

Részletek

Bevezető

Érintkező alkatrészek közötti erőviszonyokat gyakran a száraz súrlódás jelenségével írhatjuk le. A száraz súrlódás első közelítésben az egyszerű Coulomb-modellel írható le, de ennek számos továbbfejlesztése található a szakirodalomban.

A legtöbb ilyen modell jellegzetessége, hogy a súrlódási erők nem-folytonos módon függenek az éritnkezésnél értelmezett relatív sebességtől. Az ilyen modellt tartalmazó mechanikai rendszerek matematikai vizsgálata nem-folytonos differenciálegyenletekre vezet. Az ide vonatkozó matematikai módszerek segítenek mélyebben megérteni a mechanikai viselkedést.

Feladatok

A szakdolgozat célja, hogy a jelölt a szakirodalom alapján néhány fontosabb súrlódási modellt ismerjen meg, ezeket néhány egyszerű mechanikai példám keresztül alkalmazza, és a nem-folytonos differenciálegyenletek módszereivel feltérképezze, milyen jellegű dinamikai viselkedést jeleznek előre ezek a modellek.

A dolgozat elkészítéséhez a Matematika, Dinamika és Rezgéstan tárgyakban való alapos jártasságon kívül más előismeret nem szükséges.

Nyomtatható verzió

Mechanikai rendszerek szinkronizációja

Témavezető: Miklós Ákos (miklosa@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

A szinkronizáció bizonyos történések időben egymáshoz igazodását jelenti. A szinkronizáció különösen akkor érdekes jelenség, ha egy rendszer külső szabályozás nélkül hajlamos a mozgását egy másikhoz igazítani. Példa erre a közeli, de különböző ütemre beállított metronómok szinkronizálódása. A jelenséget már az 1600-as években dokumentáltan vizsgálták, viszont a mai napig aktuális téma.

Feladatok

A mechanikai szinkronizációhoz szükséges feltételek megfogalmazása irodalomkutatás és a jelenség előfordulásainak (ingák, kiegyensúlyozatlan forgórészek, vegyes rezgőrendszerek szinkronizációja) vizsgálata alapján. A feladathoz hozzá tartozik egy konkrét példa modellezése Matlab vagy más szoftver segítségével.
A feladat elvégzéséhez szükséges valamilyen matematikai szoftver ismerete (pl. Matlab). A feladat kidolgozása különböző mélységben lehetséges, a jelentkező érdeklődésétől és képességeitől függően.

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Szakaszosan sima mechanikai rendszerek kaotikus mozgásának jellemzése | Characterization of the chaotic motion of piecewise smooth systems

Témavezető: Dr. Csernák Gábor (csernak@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

A szakaszosan sima rendszereket az jellemzi, hogy a mozgás egyes szakaszaiban más-más differenciálegyenlet írja le a mozgást. Például az ábrán látható harmonikusan gerjesztett, Coulomb-súrlódású lengőrendszer esetében a sebesség irányától függően változik a súrlódási erő iránya is (ez két különböző egyenlettel írható le), illetve letapadáskor olyan tapadási erő hat, ami a hasábra ható összes többi erő eredőjével tart egyensúlyt. A rendszer tehát alapvetően háromféle állapotban lehet és a mozgás során ezek között kapcsolások jönnek létre. A kapcsolások erősen nemlineáris hatások, ezért gyakran szabálytalan, kaotikus mozgásokhoz vezethetnek. A káosz egyik leggyakrabban használt jellemzője a Ljapunov-exponens. Ennek értékét a jobb oldali ábra mutatja a súrlódásos oszcillátor esetében a csúszási súrlódási tényezőnek és a frekvenciahányadosnak megfelelhethető S és Omega paraméterek síkján.

Balra: Súrlódásos oszcillátor. Jobbra: a Ljapunov-exponens értéke az egyes paramétertartományokban. A vonalak a különféle periodikus megoldások tartományait határolják.

Feladatok

A feladat a szakaszosan sima rendszerek kaotikus mozgásainak jellemzésére kidolgozott szakirodalmi módszerek megértése és alkalmazása egy vagy több megfelelően kiválasztott mechanikai rendszer esetére. Elsősorban a Ljapunov-exponens meghatározására van számos módszer, de a káosz egyéb jellemzőinek meghatározására is szükség lehet a dolgozat elkészítése során.

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Követő erővel terhelt szerkezetek stabilitásvizsgálata | Stability analysis of follower-loaded structures

Témavezető: Dr. Csernák Gábor, egyetemi docens (csernak@mm.bme.hu)
Típus: BScMSc Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

A követő erő olyan terhelés, ami a megterhelt szerkezet elmozdulásának megfelelően változtatja irányát. Az egyik legegyszerűbb példa, amikor egy inga szabad végére az ingával párhuzamos erő hat. Az ilyen terhelés sok esetben bonyolult mozgásokat eredményezhet, melyek az egyensúlyi helyzet stabilitásvesztésével kapcsolatosak. Ennek az ún. flutter instabilitásnak az egyik legismertebb példája a Tacoma Narrows híd leomlása, ami a szélterhelés követő jellegével volt összefüggésben. Azonban rakéták, folyadékot szállító csövek és repülőgépszárnyak esetében is fontos szerepe lehet a követő erőnek a vizsgált szerkezet működésében.

Feladatok

A feladat a stabilitásvizsgálat alapjainak megismerése, majd néhány egyszerű mechanikai modell - például kettős vagy hármas inga - egyensúlyi helyzeteinek és mozgásainak az elemzése. Az analitikus számítások mellett numerikus szimulációkat is kell végezni. Cél a különféle megoldástípusok paramétertartományainak feltérképezése és az esetleges kaotikus mozgások jellemzése.

Nyomtatható verzió

Késleltetett dinamikai rendszerek vizsgálata kollokációs módszerekkel

Témavezető: Dr. Hajdu Dávid (hajdu@mm.bme.hu)
Típus: BScMSc Nyelvek:

Részletek

Bevezető

Az időkésés hatása számos mérnöki alkalmazásban megjelenik, például szerszámgéprezgés, az emberi egyensúlyozás, kerékdinamika, szabályozók, vagy közlekedési modellek. Ezeknek a rendszereknek a matematikai modellje leírható egy elsőrendű differenciálegyenlettel, ahol megjelenik a rendszer késleltetett állapota is. A differenciálegyenlet megoldásának meghatározása szinte kizálólag csak numerikus módszerekkel történhet, erre egy lehetséges példa a kollokációs módszerek alkalmazása.

Szemszámgéprezgés stabilitásvizsgálata kollokációs módszerrel.

Feladatok

Feladat elsősorban a különböző bázispolinomokat alkalmazó kollokációs módszerek közötti eltérés vizsgálata, illetve a modellalakok közötti kapcsolat felállítása. A közelítés befolyáshatja a konvergenciát, ezért cél a szakirodalomban alkalmazott módszerek közül a leghatékonyabb kiválasztása konvergencia, és számítási kapacitás szempontjából. A numerikus vizsgálatokat mechanikai modellen alapuló egyenleteken lehet végezni.

Nyomtatható verzió

Járművontatás stabilitásának vizsgálata | Stability investigation of vehicle towing

Témavezető: Szaksz Bence, PhD hallgató (szaksz@mm.bme.hu)
Típus: BSc Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

Nagyobb tömegű járművek például repülőgépek vontatása esetén vontatókötél helyett vontatórudat alkalmaznak. A cél, hogy álló helyzetből egyenletes sebességet elérve tudják húzni a járművet, amihez az első jármű sofőrje gázt ad, míg a hátsó engedi fel a féket, mindezt a saját reakcióidejüknek megfelelően. Viszont, ha nincsenek szinkronban akár el is törhet a vontatórúd.
A szakdolgozat/diplomaterv célja különböző szabályozási módszerek megismerése, időkéséssel rendelkező rendszerek stabilitásának vizsgálata.

Tesla vontatta Boeing 787-9 Dreamliner. Forrás: https://www.motorauthority.com/news/1116771_tesla-model-x-sets-world-record-towing-a-boeing-787-9-dreamliner

Feladatok

- Irodalomkutatás időkéséssel rendelkező szabályozórendszerek témakörében.
- Különböző szabályozási stratégiák felállítása.
- Stabilitásvizsgálat.
- Munka összefoglalása magyar és angol nyelven.
- Poszter készítése.

Nyomtatható verzió

Emberi egyensúlyozás modellezése a reakcióidő figyelembevételével | Modelling of human balancing considering reaction time

Témavezető: Molnár Csenge Andrea (csenge.molnar@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

Napjainkban egyre nagyobb hangsúlyt kap az emberi egyensúlyozás kutatása a növekvő számú egyensúlyvesztéshez kapcsolódó balesetek miatt. A baleseteket a megnövekedett reakcióidő és az érzékelési pontosság csökkenése okozza. Nagy részük megelőzhető lenne, ha sikerülne feltárni a központi idegrendszer szabályozási folyamatát. Egyszerű egyensúlyozási feladatok (például rúdegyensúlyozás, vagy egyensúlyozó deszkán való egyensúlyozás) mechanikai modelljének felállításával, a modell vizsgálatával és mérések összehasonlításával képet kaphatunk az idegrendszer megfelelő modellezéséről. Általánosságban elmondható az egyensúlyozási feladatok mechanikai modelljeiről, hogy sok mechanikai paraméter bizonytalan (például a testrészek tehetetlenségi nyomatéka, vagy az ízületek merevsége). A tanszéken elérhető egy változtatható keréksugarú egyensúlyozó deszka, aminek viszont pontosan kiszámíthatók a mechanikai paraméterei, és a különböző sugarú kerekek felhelyezésével befolyásolhatjuk az egyensúlyozás “nehézségét”.

Feladatok

A hallgató feladata az egyensúlyozó deszkán való egyensúlyozás több szabadsági fokú mechanikai modelljének felépítése és a központi idegrendszert helyettesítő szabályozó létrehozása a reakcióidő figyelembevételével. Ehhez szükséges a kapcsolódó hazai és nemzetközi szakirodalom áttekintése. A mozgásegyenlet felírása után vizsgálandó a rendszer stabilitása és stabilizálhatósága az egyensúlyozó deszka keréksugarának függvényében, végül a mechanikai modell eredményeit mérésekkel hasonlítjuk össze, amelyek korábbról elérhetőek. Ehhez megfelelő stabilometriai paramétereket határozunk meg.

Nyomtatható verzió

Szabályozó modellek és stabilometriai mérőszámok az emberi rúdegyensúlyozásra | Control models and stabilometry parameters of stick balancing

Témavezető: Nagy Dalma, PhD hallgató (dalma.nagy@mm.bme.hu)
Típus: BScMSc Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

Az emberi egyensúlyozás napjainkban kiemelt jelentőségű, megértése az öregedő társadalom és a koraszülött gyermekek korai mozgásfejlesztése szempontjából kulcsfontosságú. Mérnökként mi is tudjuk segíteni a területen folytatott kutatásokat: az egyensúlyozó szabályozást modellezéssel és egyensúlyozási feladatok mérésével vizsgálhatjuk. Nagy számú mérés statisztikai elemzésével következtetéseket vonhatunk le az egyensúlyozásra vonatkozóan, és ezeket összehasonlíthatjuk például egy elméleti modellel.

Lineárisan megvezetett inga egyensúlyozása

Feladatok

A biomechanikában alkalmazott statisztikai módszerek közül ki kell választani azokat, amelyek alkalmazhatók egyensúlyozási feladatok mérésének kiértékelésére. Ennek során a szakdolgozat írója megismerkedik a biomechanikai mérések szakirodalmával és az egyensúlyozó teljesítmény leírására használható mérőszámokkal. A következő lépés a megvezetett inga mechanikai modelljének felépítése, olyan szabályozó alkalmazásával, ami figyelembe veszi az ember reakciókését. A mechanikai modellen numerikus szimulációkat végezve megismerhető a rendszer viselkedése a szabályozás változtatásának hatására. A Műszaki Mechanikai Tanszéken eddig végzett kutatások (rész)eredményeként számos mérési adat áll rendelkezésre a megvezetett inga egyensúlyozási feladatról. Az irodalomkutatás során megismert statisztikai módszerek alkalmazhatók a szimulált és a mért adatsorok elemzésére is. A feladat ezeknek az összehasonlítása és következtetések levonása az egyensúlyozásra vonatkozóan.

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Furuta inga fellendítése | Swing-up of the Furuta pendulum

Témavezető: Vizi Máté, PhD Hallgató (vizi@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

A Furuta inga egy két szabadsági fokkal rendelkező egyszerű szerkezet, mely erősen nemlineáris dinamikai viselkedéssel rendelkezik.
A fő szabályozási célok az ingával való egyensúlyozás (instabil helyzet stabilizálása) és az inga fellendítése (stabil alsó pozícióból eljuttatni az ingát az instabil felső pozícióba, majd egyensúlyozás).

A dolgozat célja az inga fellendítésére szolgáló módszerek megismerése és vizsgálata mind numerikus szimulációval mind pedig kísérletileg, majd ezen eredmények összehasonlítása.

Furuta inga fellendítése.

Feladatok

- Irodalomkutatás az inverz ingák fellendítésével kapcsolatban. lehetséges stratégiák megismerése.
- Furuta inga dinamikai modelljének felállítása.
- Fellendítési stratégiák kiválasztása és numerikus szimulációja.
- Fellendítés kísérleti tesztelése, kísérleti és elméleti eredmények összehasonlítása.

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Periodikusan változó axiális erővel terhelt munkadarab esztergálásának stabilitása

Témavezető: Béri Bence (beri@mm.bme.hu)
Típus: BScMScTDK Nyelvek: magyar

Részletek

Bevezető

Forgácsolási folyamatok során előre nem várt, nagy amplitúdójú, öngerjesztett rezgések léphetnek fel, melyek a szerszám-munkadarab kölcsönhatásához, illetve azok rugalmasságához köthetők. Ezen rezgések befolyásolják a megmunkált felület minőségét és akár szerszámtöréshez is vezethetnek. A mechanikai modellezés során figyelembe veendő az úgynevezett felületi regeneratív hatás, melynek oka, hogy vagy a szerszám vagy a munkadarab vagy pedig mindkettő rugalmas, így a leválasztott forgács vastagsága változik a szerszám és a munkadarab közti relatív rezgések miatt.

Esztergálás esetén a munkadarabot egy befogott rúdként modellezzük. A matematikai modellalkotás az Euler-Bernoulli rúdelméleten alapszik és a munkadarabra annak szabad végén ható nyomóerőt, a rúd laterális merevségváltozásán keresztül vesszük figyelembe. Annak érdekében, hogy pontosabb képet kapjunk a figyelembe vett axiális terhelés hatásáról, két esetet vizsgálunk: konstans terhelés és változó terhelés. Statikus esetben a nyomóerő csökkenti a munkadarab laterális merevségét és ezzel megváltoztatja annak sajátfrekvenciáját is. Így egyfajta destabilizáló hatásról beszélhetünk, ami csökkenti az esztergálási folyamat stabil paramétertartományát. Periodikusan változó axiális erő hatására viszont a stabil tartomány növekedése érhető el az alacsonyabb fordlatszám tartományon.

Esztergálási folyamat egy szabadsági fokú dinamikai modellje

Feladatok

A dolgozat célja a periodikusan változó axiális erő hatásának kimutatása a megmunkálási folyamat stabilitására nézve.
- Irodalomkutatás szerszámgéprezgések témakörében
- A munkadarab laterális merevségének vizsgálata az axiális erő jelenlétében
- Merevségváltozás adaptálása az esztergálási folyamat mechanikai modelljébe
- A rendszer stabilitásának vizsgálata

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Egytengelyű anyagvizsgáló gép tervezése és gyártása kisméretű próbatestekhez | Design and production of uniaxial testing machine for small specimens

Témavezető: Dr. Kossa Attila (kossa@mm.bme.hu)
Típus: MSc Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

Az anyagok mechanikai tulajdonságainak leírásához elengedhetetlenek a különböző anyagvizsgálatok elvégzése, mint például az egytengelyű húzás és nyomás. A kereskedelemben kapható anyagvizsgáló berendezések viszonylag nagyértékű berendezések, melyek sok esetben csak korlátozott hozzáférést engednek a felhasználónak arra, hogy tetszőlegesen változtassa az erő vagy elmozdulás jelet.

CAD Model

Feladatok

Egy korábbi projektfeladat kapcsán már elkészült egy félkész anyagvizsgáló berendezés, aminek véglegesítését kellene elvégezni. A fő cél a vezérlés megvalósítása Arduino-n keresztül a szükséges elektronikai és mechanikai tervezésekkel együtt.

Nyomtatható verzió

Elkelt!

Szimultán lokalizáló és térképezési algoritmusok vizsgálata holonóm robottal és mélységkamerával

Témavezető: Dr. Gyebrószki Gergely (gyebro@mm.bme.hu)
Típus: BScMScCsoportmunka projekt Nyelvek: magyarangol

Részletek

Bevezető

A robotika területén a szimultán lokalizáció és térképezés (SLAM – Simultaneous Localization and Mapping) kiemelten fontos funkció. A működés során a robot szenzorai segítségével térképet készít a környezetéről és ennek segítségével egyidejűleg el is helyezi magát a térképen.
A tanszéken rendelkezésre áll egy omnidirekcionális kerekekkel rendelkező holonóm robot, mely IMU-val (inertial measurement unit – gyorsulásérzékelő, giroszkóp, magnetométer) és Realsense R200 mélységkamerával (RGB szín + mélység információ pixelenként) van felszerelve.

Bal: omnidirekcionális kerekű robot. Jobb: RTAB-map algoritmus által készített 3D-s térkép.

Feladatok

- Irodalomkutatás a SLAM (szimultán lokalizáló és térképező) algoritmusok kutatási területén
- Egy kiválasztott SLAM algoritmus (pl. RTABmap) megértése és megvalósítása, pl. RobotOS segítségével.
- A robot mozgásának szimulációja (pl. RobotOS Gazebo szimulátorral vagy Matlab / Mathematica segítségével)
- A kiválasztott algoritmus kipróbálása valós hardveren.
- Összefoglaló magyar és angol nyelven.
- Poszter készítése az eredményekről

Nyomtatható verzió